Resistencia a la corrosión de multicapas nanométricas de CrNx/Cr depositadas con magnetrón desbalanceado

En el presente trabajo se evaluó la resistencia a la corrosión de las multicapas nanométricas de CrN/Cr depositadas sobre sustratos de acero inoxidable AISI 304 por el proceso de Sputtering con magnetrón desbalanceado. Los ensayos de corrosión se realizaron con técnicas electroquímicas de polarización potenciodinámica en una solución de 0.5M H2SO4 + 0.05M KSCN y de espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) en una solución de NaCl al 3 % a temperatura ambiente. La evaluación del fenómeno de corrosión se hizo mediante la información suministrada por las curvas potenciodinámicas, los espectros EIS, La presencia de fases cristalinas mediante difracción de rayos X y la observación de las superficies degradadas por microscopía electrónica de barrido y microscopia de fuerza atómica. Estas pruebas se desarrollaron con el objetivo de establecer el efecto como barrera de protección de los recubrimientos con respecto al acero inoxidable e interpretar los posibles mecanismos de corrosión presentes sobre estas superficies, de manera que se puedan establecer diferencias y ventajas frente a los recubrimientos de cromo duro electrolíticos obtenidos directamente de la industria, los cuales que fueron evaluados mediante las mismas técnicas electroquímicas y bajo los mismos parámetros de prueba. De esta manera se estudió el efecto del espesor de las multicapas con valores de 0.2, 1 y 3 μm, y el del periodo de la bicapa con valores de 20, 100 y 200 nm, en el comportamiento de la resistencia a la corrosión del sistema sustrato-recubrimiento como resultado de la reducción de la porosidad con el número de interfaces, al igual que el efecto del sustrato debido a sus propiedades pasivantes. Dentro de los ensayos desarrollados tanto el periodo como el espesor mostraron ser variables relevantes para el control de la resistencia a la corrosión de las multicapas de CrN/Cr, que mostraron ser más eficientes como protección que los recubrimientos de cromo duro electrolítico. / Abstract. This paper reports corrosion resistance of CrN/Cr nano-multilayers deposited onto AISI 304 substrate by unbalanced magnetron sputtering. Corrosion tests were carried out by potentiodynamic polarization with 0.5M H2SO4 + 0.05M KSCN solution and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) with 3% NaCl solution at room temperature. Corrosion phenomena evaluation was carried out through the information of potentiodynamic curves, EIS spectrums and observation of degraded areas by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM) and X-ray diffraction (XRD). These tests were carried out to establish the coatings effect like protection barrier corrosion compared with stainless steel and to propose the possible corrosion mechanisms into their surfaces, to establish differences and advantages of the electrolytic hard chromium electrodeposition obtaining by industry, evaluated by the same electrochemical tests and same test parameters. Thus was studied the multilayer thickness effect -0.2, 1 and 3 μm- and bilayer period -20, 100 and 200 nm- on the corrosion resistance of substrate/coating system as a result of porosity reduction and number of interfaces, and at the same time the substrate passivation effect. This investigation aimed at assessing the nanometric CrN/Cr multilayers deposited by UBM as an alternative for replacing electrochemical coatings by studying the influence of period and number of interfaces on the corrosion resistance of multilayers having a combination of hard (CrN) and tough (Cr) phases. Bilayer period and thickness were relevant in the corrosion resistance control of CrN/Cr multilayers, that had showed been more efficiency as a barrier protection than hard chromium electrodeposition coatings.Maestrí

Resistencia a la corrosión de recubrimientos de nitruros metálicos depositados sobre acero AISI M2

In this work the corrosion behavior of zirconium nitride (ZrN), titanium nitride (TiN), chromium nitride (CrN), niobium nitride (NbN) and tantalum nitride (TaN) films deposited on commercial AISI M2 steel using unbalanced magnetron system (UBM) was investigated. The corrosion resistance was evaluated by testing electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on a 3% solution of NaCl, changing the test time from 1 h to 7 d. The higher resistance to corrosion was obtained for NbN and ZrN films when these materials were deposited in the lower unbalanced configuration of UBM system. The coatings show degradation with the immersion time due to the microstructure defects, which become diffusion channels so that the corrosive solution can react with the substrate surface. Corrosion mechanisms in the coatings produced are discussed in this research.En este trabajo se estudia el comportamiento frente a la corrosión de películas de nitruro de zirconio (ZrN), nitruro de titanio (TiN), nitruro de cromo (CrN), nitruro de niobio (NbN) y nitruro de tantalio (TaN) depositadas sobre acero para herramientas AISI M2 mediante la técnica de sputtering con magnetrón desbalanceado (UBM). La resistencia a la corrosión fue evaluada con ensayos de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) en una solución al 3% de NaCl variando el tiempo de ensayo desde 1 h hasta 7 d. En general, los mejores resultados de resistencia a la corrosión se presentaron en las películas de ZrN y NbN cuando son producidas en la configuración de menor bombardeo iónico en un sistema UBM. Los recubrimientos muestran degradación en el tiempo de ensayo debido a los defectos presentes en su microestructura, que se convierten en canales de difusión por los que la solución corrosiva llega a la superficie del sustrato. Los mecanismos de corrosión para los recubrimientos producidos son discutidos en esta investigación

Evaluating the corrosion resistance of ubm-deposited cr/crn multilayers

This work was aimed at evaluating the corrosion resistance of multilayer Cr/CrN coatings deposited by the unbalan-ced magnetron sputtering (UBM) technique. Coatings were produced at room temperature using 400 mA discharge current, 9 sccm argon flow and 3 sccm nitrogen flow. The total thickness of coatings deposited on AISI 304 stainless steel and silicon (100) varied between 0.2 a 3 μm as bilayer period varied between 20 and 200 nm. Coating microstructure and chemical composition was stu-died through scanning electron microscopy (SEM) and tex-ture and crystalline phases were analysed by X-ray diffraction (XRD) before and after corrosion tests which were carried out by potentiodynamic polarisation using 0.5 M H2SO4 + 0.05M KSCN solution. Lower bilayer period coatings presented better corrosion resistance and their corrosion mechanism is discussed in this article.En este artículo se evalúa la resistencia a la corrosión de los recubrimientos en multicapa de Cr/CrN depositados mediante la técnica de sputtering con magnetrón desba-lanceado, UBM. Los recubrimientos se produjeron a tem-peratura ambiente, con corriente de descarga de 400 mA y flujos de Ar de 9 sccm y de N2 de 3 sccm. El espesor total de los recubrimientos depositados sobre los sustratos de acero inoxidable AISI 304 y silicio (100) se varió entre 0,2 y 3 μm, al igual que el periodo de la bicapa, que estuvo entre 20 y 200 nm. La microestructura y compo-sición química de los recubrimientos se analizó por medio de microscopía electrónica de barrido (SEM), y la textura y fases cristalinas con difracción de rayos X (XRD), antes y después de las pruebas de corrosión, las cuales se rea-lizaron con ensayos de polarización potenciodinámica empleando una solución de 0,5M H2SO4 + 0,05M KSCN. Los recubrimientos con menor período de la bica-pa presentaron la mejor resistencia a la corrosión y su mecanismo de corrosión se discute en este estudio

Evaluating the corrosion resistance of UBM-deposited Cr/CrN multilayers

This work was aimed at evaluating the corrosion resistance of multilayer Cr/CrN coatings deposited by the unbalan-ced magnetron sputtering (UBM) technique. Coatings were produced at room temperature using 400 mA discharge current, 9 sccm argon flow and 3 sccm nitrogen flow. The total thickness of coatings deposited on AISI 304 stainless steel and silicon (100) varied between 0.2 a 3 μm as bilayer period varied between 20 and 200 nm. Coating microstructure and chemical composition was stu-died through scanning electron microscopy (SEM) and tex-ture and crystalline phases were analysed by X-ray diffraction (XRD) before and after corrosion tests which were carried out by potentiodynamic polarisation using 0.5 M H2SO4 + 0.05M KSCN solution. Lower bilayer period coatings presented better corrosion resistance and their corrosion mechanism is discussed in this article

Resistencia a la corrosión de recubrimientos de nitruros metálicos depositados sobre acero AISI M2

In this work the corrosion behavior of zirconium nitride (ZrN), titanium nitride (TiN), chromium nitride (CrN), niobium nitride (NbN) and tantalum nitride (TaN) films deposited on commercial AISI M2 steel using unbalanced magnetron system (UBM) was investigated. The corrosion resistance was evaluated by testing electrochemical impedance spectroscopy (EIS) on a 3% solution of NaCl, changing the test time from 1 h to 7 d. The higher resistance to corrosion was obtained for NbN and ZrN films when these materials were deposited in the lower unbalanced configuration of UBM system. The coatings show degradation with the immersion time due to the microstructure defects, which become diffusion channels so that the corrosive solution can react with the substrate surface. Corrosion mechanisms in the coatings produced are discussed in this research.En este trabajo se estudia el comportamiento frente a la corrosión de películas de nitruro de zirconio (ZrN), nitruro de titanio (TiN), nitruro de cromo (CrN), nitruro de niobio (NbN) y nitruro de tantalio (TaN) depositadas sobre acero para herramientas AISI M2 mediante la técnica de sputtering con magnetrón desbalanceado (UBM). La resistencia a la corrosión fue evaluada con ensayos de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) en una solución al 3% de NaCl variando el tiempo de ensayo desde 1 h hasta 7 d. En general, los mejores resultados de resistencia a la corrosión se presentaron en las películas de ZrN y NbN cuando son producidas en la configuración de menor bombardeo iónico en un sistema UBM. Los recubrimientos muestran degradación en el tiempo de ensayo debido a los defectos presentes en su microestructura, que se convierten en canales de difusión por los que la solución corrosiva llega a la superficie del sustrato. Los mecanismos de corrosión para los recubrimientos producidos son discutidos en esta investigación